Использование средств вычислительной техники при проектировании конструкций. Автоматизация проектирования
Автоматизация проектарования сокращает трудоемкость и сроки проектирования, одновременно повышает качество и производительность труда проектировщиков. Разработка системы автоматизированного проектирования шла по пути создания и внедрения в практику сначала отдельных пакетов прикладных программ (ППП), для выполнения стандартных этапов процесса проектирования; автоматизированных технологических линий проектирования (ТЛП); систем автоматизированного проектирования объектов строительства (САПР-ОС).
Рассмотрим пакет прикладных программ (ППП) для автоматизированного проектирования на ЕС ЭВМ строительных конструкций массового назначения (ППП СК), разработанный институтом ЦНИИПроект. Отличительная особенность ППП — расчет и конструирование арматуры конструкций в строгом соответствии со СНиПом. ППП решает следующие проблемные задачи: расчет рамных каркасов и других стержневых систем, расчет и проектирование ребристых плит; проектирование предварительно напряженных балок, прямоугольных колонн, типовых фундаментов, фундаментных плит произвольного очертания в плане, ленточных и столбчатых фундаментов на естественном и свайном основании. Для формирования и оценки объемно-пла- нировочных и конструктивных решений многоэтажных промышленных зданий разработан ППП «КОМГ1 МПЗ». Этот ППП оптимизирует основные строительные параметры промышленных зданий («Объем»), компонует их элементы («Компоновка»), производит планировку размещения оборудования на этажах («Планировка») — см. верхнюю часть схемы на рис. 11.24. Применяются наиболее важные экономические и качественные критерии оценки: рациональное использование территории и объема здания. его компактность, зонирование, материалоемкость строительных конструкций и стоимость строительства. ППП «КОМП МПЗ» может быть использован во всех проектных и научно-исследовательских организациях строительного профиля для проектирования многоэтажных промышленных зданий различного назначения Алгоритмическим языком программирования ППП служит ПЛ-I, а для машинной графики - ГРАФОР Документы дорабатываются на автоматизированном рабочем месте (АРМ). В него входят мини-ЭВМ «Электроника-125», кодировщик графической информации, графический и алфавитно- цифровой дисплеи, графопостроитель. Графическая информация о принятых решениях передается с ЭВМ на АРМ. Для взаимного согласования решаемых задач на основе человеко-машинных методов разработан алгоритм управления ППП «КОМП МПЗ». Полностью схема управления решением задачи компоновки многоэтажного промышленного здания показана на рис. 11.24. Результаты объемно-планировочного решения выдаются проектировщику в табличном и графическом виде.
Технологические линии проектирования (ТЛП) делают следующий шаг на пути создания автоматизированной системы проектирования. Они объединяют комплекс технических средств, математическое и информационное обеспечение и подчинены единой технологии проектирования. Например, ТЛП строительной части промышленных зданий имеет следующие проектирующие подсистемы: архитектурно- строительную; отопления; вентиляции и кондиционирования воздуха; электротехническую; водоснабжения и канализации; организации строительства; сметы. Проектирующие подсистемы состоят из пакетов прикладных программ (программных систем). В частности, программная система «Комплекс МПЗ» применяется для разработки рабочих чертежей конструктивной части многоэтажных промышленных зданий из типовых железобетонных элементов. Она состоит из набора комплексных программ проектирования: каркаса, покрытия, перекрытий, стен, столбчатых и свайных фундаментов. «Комплекс МПЗ» разработан на основе единой методики оргайизации математического и информационного обеспечения. При его внедрении трудозатраты на проектирование сокращаются на 10... 12 %; сроки проектирования — на 12...15 %; стоимость строительно-монтажных работ — на 1,2.. .1,5 %. Программная система автоматизированного проектирования конструктивной части одноэтажных промышленных зданий («Комплекс 1 — 76») предназначена для обработки проектной информации на стадии «рабочая документация» с маркировочными схемами и спецификациями основных конструктивных элементов — плит фундаментов, колонн, покрытий и др. При этом сметная стоимость строительства сокращается на 3%, расход бетона — на 7, стали — на 5, трудоемкость проектирования — до 20 %. Блок-схема работы с этой программной системой дана на рис. 11.25.
Другая технологическая линия проектирования — ТЛП КПД выпускает основную часть технического проекта многосекционных 4, 5, 9, 12 и 16-этажных крупнопанельных жилых домов, в частности архитектурные и монтажные планы, фасады, технико-экономические показатели, спецификации и показатели стоимос- сти). В ТЛП КПД входит несколько компонентов: «Диалог-A» (архитектурно-планировочное решение объекта): «Конструирование» (конструктивное решение объекта); «Расчет» (поверочный расчет конструктивного решения); «Геометрия» (преобразование геометрического описания объекта); «Графика» (трансляция описания объекта на язык графопостроителя). ТЛП КРД в 5. ..6 раз сокращает сроки проектирования, уменьшает сметную стоимость и повышает качество проектных решений.
ТПЛ КОРТ предназначена для проектирования несущих конструкций многоэтажных гражданских зданий. Ее техническое обеспечение составляют: комплекс ЭВМ типа ЕС-1022 и М-6000, набор периферийного оборудования, графопостроители, алфавитно-цифровые и графические дисплеи, печатающие устройства и средства оргтехники. В программное обеспечение ТЛП КОРТ входят пакеты прикладных программ. Одни из них обеспечивают оперативное общение проектировщика с системой в режиме диалога, используются для ввода в ЭВМ исходной информации о проектируемом объекте и о принятых проектных решениях, отображают на экране дисплея цифровую модель объекта проектирования для ее контроля и редактирования. Другой пакет формирует в памяти ЭВМ цифровую модель объекта проектирования, последовательно описывая технологию, геометрию, физические, геометрические и конструктивные характеристики элементов объекта, условия их взаимного примыкания и т. д. Третий пакет проверяет прочность, жесткость и устойчивость объекта проектирования, определяет экстремальные значения усилий, напряжений и перемещений в характерных точках сечений элементов в результате задачи о невыгодном воздействии на объект и т д. Использование ТЛП КОРТ в 3...5 раз сокращает сроки проектирования, в 10 раз уменьшает стоимость проектных работ и на 3...15 % экономит строительные материалы. Годовой объем продукции — рабочие чертежи на 1500 каркасно-панельных зданий и 3000 сборных железобетонных изделий.
Системы автоматизированного проектирования объектов строительства (САПР-ОС). Рассмотрим систему автоматизированного проектирования, предназначенную для проектирования крупнопанельных жилых домов, основных несущих конструкций каркасных, каркасно-панельных и панельных гражданских зданий, расчета систем отопления и производства инженерных и сметно-экономических расчетов (рис. 11.26). Система выдает законченную проектную документацию по соответствующим разделам проекта. Автоматизированное проектирование осуществляется с помощью технологических линий проектирования (КПД, КОРТ), пакетов прикладных программ и отдельных программ для ЭВМ. Система позволяет: рассчитывать прочность и деформативность гражданских зданий сложных конструктивных схем и их элементов, вести конструирование с решением задач оптимизации и унификации; выпускать комплекты чертежей сборных железобетонных изделий заводского изготовления для массового жилищно-гражданского строительства; компоновать монтажные схемы конструкций зданий с учетом требований унификации и оптимизации, с разработкой требуемой номенклатуры сборных элементов; рассчитывать инженерное оборудование жилых и общественных зданий, а также технико-экономическую часть проектов. На рис. 11.27 показана структурная схема системы автоматизированного проектирования промышленных зданий САПР-ГХП.
В будущем намечено довести уровень автоматизации проектных работ до 20 % их общего объема.